方与圆之争

李梅 徐智城

2019年8月，伊朗公布了其新型防空导弹“信仰”373，并号称该型导弹最大射程达到300千米，性能超过了俄罗斯S-300导弹系统。不过令外界感到诧异的是，这种导弹与以前阅兵中展示的最大不同是发射箱由类似S-300的圆柱形改变为了类似“爱国者”的矩形（题图）。那么，导弹发射箱基本外形设计受哪些因素的影响？伊朗又为什么要改变发射箱外形设计呢？

導弹发射箱的基本类型与构成

类型储运发射箱是导弹武器系统的重要设备之一，它平时用于导弹的储存与运输，战时可配合发射装置给导弹提供初始的发射角和射向，多用于发射舰舰、舰空和地空导弹。除了提供初始发射姿态外，导弹发射箱还担负着贮存、运输、调温、起竖、支撑的重任。上世纪70年代以前，导弹没有发射箱，直接从导轨上发射，在风吹、日晒、雨淋等外部环境侵袭下，不利于维护，也降低寿命。到上世纪70年代中期，以法国“飞鱼”导弹为代表的新一代导弹大多使用了发射/储运箱，大幅提高了导弹的作战勤务条件。

按照发射箱是否密封，导弹发射箱可以分为开放式和密封式。发射箱密封主要是使导弹与外部高盐、高湿和高温条件隔绝，为导弹提供较好的温湿条件，为此发射箱平时储存和战备值班状态时需要抽空内部空气或充入一定量的干燥氮气等。但是充气的导弹发射箱在开盖时由于箱内气体压力的瞬间释放会对发射箱盖体造成冲击，拉动开盖机构，情况严重时还可能造成结构损伤或破坏。

按照发射方式，导弹发射箱可以分为弹射发射箱和自力发射箱，也就是冷发射箱和热发射箱。这两种发射箱主要是为了满足导弹热发射和冷发射两种不同的发射方式。由于两种发射原理不同造成了其结构有很大不同，这也是目前区分发射箱结构的主要依据。

按照发射箱外形，导弹发射箱可以分为圆柱形和矩形。这两种外形理论上没有本质区别，但由于发射方式、储存/发射导弹的形状和设计习惯及工艺、材料等因素，导致不同型号导弹的选择有所不同。

构成发射箱的不同构成主要是为了完成不同的功能，而不同的功能则是为了满足不同的发射原理。目前主流的导弹发射箱为满足不同发射方式需要，构成大致有以下两种。

S-300防空导弹采用圆形发射筒和冷发射方式

冷发射箱构成采用冷发射的导弹发射箱通常包括发射筒、弹射器、密封器和隔热装置等。其中，发射筒是导弹发射的定向部件，形成发射导弹所需的弹射力，并可以作为运输、储存导弹的容器。目前，大多数发射筒都是由复合材料制成，具有加好的耐压强度和保温性能。弹射器主要用于提供弹射导弹的动力，目前大多数弹射动力为燃气发生器，实际就是火药启动装置，通过火药燃烧产生高温高压气体，将导弹推送出发射筒。由于燃气温度和压力较高，如果直接作用在导弹底部会造成导弹尾部受损，因此都设计有隔热装置或适配器，实际就相当于一个活塞，高压高温燃气通过它将动能传递给导弹，赋予导弹一定的出筒动力，同时还起到密封燃气的作用，使燃气不接触导弹弹体。

热发射箱构成热发射箱主要用于导弹或导弹助推器在发射箱内直接点火，依靠自身动力飞出发射筒。这种发射箱看似简单，但内部结构复杂，通常由箱体、前后箱盖、加强框、纵向加强筋、支撑机构等组成。内部有定向装置（发射梁、导轨、适配器等），电气控制设备，剪切、锁定机构（剪切销、爆炸螺栓等）以及空调、喷淋装置等。其中，导轨用于支撑导弹并引导导弹在点火发射后沿一定方向出筒;适配器用于发射箱内固定和缓冲导弹，在发射后随导弹出筒并抛弃;有些密封的发射箱还配置有活动前后盖或密封膜，可在发射前打开，或随导弹发射机械破裂。

采用冷发射方式、正弹射出筒的S-300导弹

导弹发射箱外形设计的影响因素

从各国导弹发展情况看，导弹发射箱的形状有圆柱形、长方形和菱形等，目前基本已经趋于圆柱形和矩形两种。那么，选择哪种形状的影响因素有哪些呢？

发射方式导弹发射的冷发射和热发射方式对发射箱的要求不同：热发射时，导弹在发射箱中点火，并贯穿发射箱高速飞行，考虑到重复使用和安全，要求发射箱必须具备一定的阻燃和耐高温性能。而截面为矩形的发射箱在内容物外廓一致的情况下截面尺寸较圆形要大，其排出高温气流效果好，高速、高压、高温燃气流对箱体内壁的冲刷烧蚀相对小。而冷发射时，燃气将在发射筒中产生瞬时高温、高压气体（速度较低），因为需要高压燃气将数吨重的导弹高速推送出发射筒，对发射筒密闭性和耐压性能要求很高，而圆柱形发射箱的内部承压较矩形要好很多，因为矩形发射箱内壁四角截面应力结构使其先天承压能力较低。前面谈到，冷发射时高压气体需要通过类似活塞的适配器推动导弹快速出筒，显然圆形活塞要比“矩形”的可靠性、密闭性和单元承压能力都要高。

采用矩形发射箱的“爱国者”PAC-3防空导弹，布置比较紧凑

储运方式从储存效率和方便运输的角度看，矩形发射箱显然要优于圆形发射箱。多个矩形发射箱部署时，可以较为紧密配置，占用空间较小;而圆形发射筒筒间无法紧密配置，距离较大，占用空间较大。例如，美国“爱国者”和俄罗斯S-300的导弹配置方式相似，但“爱国者”更加紧密，这在地面机动时问题并不大，但在空间较为局限的舰艇上则较为突出。美国舰载MK41垂直发射系统中各单元可以较为紧密的部署，而苏式舰载垂直发射系统只能采用圆形布局方式，同样空间内导弹容量明显要小。此外，矩形储存/发射箱在运输中基本不需要固定，而圆形发射筒在转运中则需要使用专用固定的矩形装置。可见，矩形箱体更容易固定，振动也小;而圆柱形箱体不易固定，振动大，但抗外力冲击、扭曲等性能好，厚度也可以适当降低，重量也随之减少。

正在装填“海麻雀”舰空导弹，可见其发射箱内部结构

导弹外廓由于大部分导弹都在大气层稠密的40千米以下空间飞行，需要充分利用空气动力，因此都设计有形态各异的弹翼和空气舵等。这些弹翼、尾翼增大了导弹的外廓尺寸，使发射箱设计不得不增大尺寸，并采用适配的外形。我们知道，早期的导弹弹翼不能折叠，或只能半折叠，由于导弹通常采用两副对称弹翼，因此其外廓呈正方形，所以发射箱用长方体能更好的容纳弹翼。随着技术进步，为减少空间占用，大多数导弹都采用了折叠弹翼，这使圆柱形发射箱的普及成为可能。圆柱形箱体外截面尺寸小，内部空间利用率高，体积减小，可以有效提高平台的载弹量。例如，法国“飞鱼”导弹从MM40导弹开始改用圆柱形储运发射箱，其由玻璃纤维制造的圆柱形箱体和前后可弹开的端盖组成。由于采用折叠弹翼，原装1枚“飞鱼”MM38导弹的空间现可装4枚“飞鱼”MM40导弹，从而加强了单舰火力。

工艺材料为了降低导弹贮运发射箱的重量，提高性能，从上世纪90年代开始，各国大多采用复合材料制造贮运发射箱，基本实现了轻型化和小型化。复合材料贮运发射箱技术主要是利用玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维以及凯芙拉纤维增强复合材料来设计箱体结构，并通过改进纤维缠绕工艺、真空辅助树脂传递模塑工艺和拉挤成型工艺来降低发射箱的制造成本。例如，法国“飞鱼”MM40贮运发射箱采用复合材料的圆筒式设计后，不但如前所述体积减小，而且比基本型“飞鱼”MM38钢质贮运发射箱轻了约三分之二。但复合材料与金属材料比，成型加工工艺难度较大。例如，玻璃纤维增强复合材料（又称玻璃钢）大都用高强度玻璃纤维和热固性环氧树脂复合加热固化而成，在用于导弹发射筒时，用玻璃纤维带材缠绕在芯模上经热压固化而成，内壁不需机械加工，但要求芯模具有良好的尺寸精度、较高的表面光洁度以及热膨胀系数。从成本上看，这种制造方法增加了成本，单件生产时，玻璃钢发射筒的制造成本和金属发射筒的大体相当，但随着批量增加，其制造成本就会低于金属发射筒。正是由于这种经芯模热压固化的工艺导致玻璃纤维、碳纤维制作箱体时多制成圆形截面，而没有采用方形截面设计，所以箱体多呈圆柱形。而长方形箱体一般用多个铝合金板组合，结构强度稍弱，需要多个加强框加固。加强框之间的蒙皮中心点是变形最大的地方，间隔越大蒙皮越脆弱。所以美国导弹的长方形发射箱多采用内外双层箱体结构，中间用泡沫材料填充。

采用圆筒形发射箱的“飞鱼”MM40 Block3导弹发射出筒

典型导弹发射箱的构成与使用

美国“爱国者”“爱国者”导弹是美国最普及的防空导弹系统，其对发射箱的设计要求是重量轻，便于运输，并能承受加速载荷、热载荷以及轻武器的射击，具有耐腐蚀性，制造成本和系统全寿命周期成本低。轻量化和耐腐蚀性设计要求使用低成本复合材料以及低成本制造工艺，为此其大量使用了聚合物基复合材料作为导弹发射箱的主体材料。“爱国者”导弹在发射时，导弹喷焰首先吹掉发射箱后盖，直接穿破由玻璃纤维和橡胶制成的前盖。发射筒为密封加固的方形铝箱，内装隔热层，兼作运输和储存导弹用。它由蒙皮、框架、导轨、支架、导向板、前后端盖、箱内保温材料、环境微调装置、固定导弹的自锁装置等组成。箱内下端两条导轨表面粘有石墨层，用以减小导弹运动时的摩擦。

法国“飞鱼”“飞鱼”是法国制造并在世界上普及很广的反舰导弹，也是世界上最早采用发射箱的导弹之一。其发射箱由箱体、前后箱盖、加强框、纵向加强筋、支撑机构等组成;内部有定向装置（发射梁、导轨、适配器等），电气控制设备，剪切、锁定机构（剪切銷、爆炸螺栓等）以及空调、喷淋装置等。在两端盖内都有一个导弹定位套，对导弹的头部和尾部进行定位，在箱内导弹的战斗部和助推器的部位都有垫块，防止导弹在箱内震动。

俄罗斯S-300 S-300导弹4联装发射装置装在轮式运输发射车上，采用垂直发射，靠小型燃气发生器先将发射筒前盖打开，然后通过另一台燃气发生器作为动力的弹射装置将导弹从发射筒内弹射出筒，火箭发动机在导弹完全离开发射筒后点火。发射筒为密闭的导弹运输发射筒，前盖为泡沫塑料结构，筒内装有开盖用和弹射用的燃气发生器、弹射筒及导轨。

“爱国者”PAC-3防空导弹采用热发射方式

伊朗“信仰”373“信仰”373是伊朗最近正式公开的一款远程防空导弹系统，其首次公开是在2014年的德黑兰阅兵式上，当时其发射箱采用了类似S-300的圆柱形发射箱和相似布局配置。但在2019年8月伊朗再次公布的图片中，该型导弹改为采用类似“爱国者”导弹的矩形发射箱，这种发射箱设计曾见于2013年12月伊朗国家媒体公布的“霍尔达德”15（Khordad-15）防空导弹。此次公布的“信仰”373导弹又被称为“赛义德”4，导弹外观与S一300系统采用的拦截弹类似，但发射箱从圆柱形改为采用21个加强筋的矩形发射箱。从伊朗透露情况看，该导弹发射方式也改为筒内热发射。因此判断，其很可能因为尚未完全掌握冷发射方式而导致了发射不稳定，从而采用了更为简单的热发射方式，发射箱也从圆柱形变为了矩形。

【编辑/山水】